引水洞开挖爆破设计

XXXXXXXXXXXX工程引水洞

开挖爆破方案

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一、工程概述

引水洞洞身为圆拱直墙型，洞径为3.2m，全长135.2m。支洞洞口附近开挖明渠段，长度41.6m，断面为倒梯形。洞挖施工前，对明渠段边坡及洞脸立面进行锚喷支护以确保边坡稳定，并沿洞口开口位置设计边线以外20cm和50cm处打入2圈锁口锚杆，以保证开口处岩石稳定及洞口成型效果。根据地勘资料显示，支洞轴线所穿过围岩类型多为Ⅱ-Ⅳ类，成洞条件较好。

石方开挖爆破作业施工程序为：施工准备→测量放线→布孔→钻孔→装药布孔→爆破开挖→修整→验收。

石方开挖采用YT28型手风钻钻孔，分层高度控制在2～3m。

分层分段爆破采用孔间顺序微差“V”型起爆网络。沿设计轮廓线采用预裂爆破，对于水平建基面预留保护层。最后采用一次爆破法挖除保护层，开挖至邻近基础水平建基面时，预留岩体保护层，其保护层的厚度由现场爆破试验确定。根据以往类似工程的经验，保护层厚度H≥25D（D是分段爆破炮孔底部的装药直径），本工程初拟预留1.0m的保护层。水平建基面的保护层开挖均采用水平光面爆破法。机械施工后的边坡或基础，最后采用人工修整，直至满足施工图纸要求为止。

施工中对出现的软弱岩层和构造破碎带区域采用控制爆破，并按照施工图纸和技术人员的指示进行安全支护。

开挖施工前先开挖好永久边坡上部的截水沟，以防止雨水漫流冲刷边坡。施工过程中，在坡脚、施工现场周边均开挖好排水沟槽和设置排水设施，及时排除坡底积水，保护边坡稳定。

爆破后的石渣采用1.2m3反铲运出，暂时就近堆放，集中运出。 1.爆破参数设计 (1)梯段爆破参数设计

在正式开挖过程中，先认真做好爆破试验，根据爆破试验确定合理的爆破参数和起爆网络，严格控制单孔药量和一次起爆药量。根据类似工程成功经验，初拟梯段爆破参数如下：

钻孔直径：Φ42mm 药卷直径：Φ32mm

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钻孔间距：1.5m 钻孔排距：1.5m 梯段高度：2.0～3.0m 钻孔深度：1.5～2.5m 钻孔角度：75°～85° 超钻深度：0.5m 装药结构：底部集中装药 堵塞长度：1.0～1.5m 单孔药量：0.6～0.9Kg 炸药单耗：0.35～0.55Kg/m3

起爆网络：孔间顺序微差“V”型起爆网络。 (2)预裂爆破参数设计

预裂爆破超前梯段爆破75～100ms。预裂爆破参数亦通过爆破试验确定，根据类似工程经验，初拟爆破参数如下：

钻孔直径：Φ40mm 钻孔间距：0.8 钻孔角度：按设计边坡 药卷直径：Φ32mm 不耦合系数：2.0 装药结构：间隔装药

线装药密度： 250～300g/m（底部1.0 m范围按1200g/m） 堵塞长度：0.6～0.8m

(3)距预裂面第一排缓冲孔爆破设计

缓冲孔与梯段爆破孔一起爆破。缓冲孔爆破参数由爆破试验确定，根据类似工程经验，初拟爆破参数如下：

钻孔直径：Φ42mm 钻孔间距：0.8m

钻孔深度：不超深，由试验确定 距预裂面距离：0.8～1.5m

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药卷直径：Φ32mm 不耦合系数：2.0 堵塞长度：0.8～1.0m 2.保护层开挖施工方法

为保证各建基面的完整性，预留0.5m厚的保护层。

根据本工程地层岩性的特点，为了确保施工质量，对基底建基面预留保护层的开挖拟定采用水平光面爆破方法；采用手风钻钻孔，沿水平建基面设计开挖线布置一排水平光面孔，以上部分小梯段垂直爆破采用不大于42mm孔径，炮孔孔底距建基面不小于30cm，每循环进尺2.5m。控制最大单段起爆药量不超过20kg。为加快水平建基面开挖进度，多布置水平保护层开挖工作面。先期开挖水平建基面保护层中部，形成开挖先锋槽，然后开挖先锋槽两侧的保护层。其爆破参数亦通过爆破试验确定，根据类似工程经验，初拟爆破参数如下：

(1)水平光爆孔 循环进尺：2m 钻孔直径：Φ42mm 钻孔间距：0.5m 钻孔深度：2.5m 药卷直径：Φ32mm 堵塞长度：0.5m

正常段线密度：180～220g/m

上部小梯段垂直爆破孔采用毫秒塑料导爆管逐排起爆；光面孔采用导爆管连接，并迟于小梯段垂直爆破孔25ms起爆。爆破后石渣采用反铲集渣，然后装15t自卸汽车运输出渣。 3.3硐室石方洞挖

引水洞及其上下游侧引水洞洞身围岩为Ⅱ～Ⅳ类，多为混合花岗岩，岩质坚硬，节理中等发育，岩体较完整，多显微风化状态和少量弱风化状态，局部受断层影响，岩体较破碎。其开挖断面型式为3.2×3.2m的圆拱直墙式，采用光面爆破开挖。 3.3.1施工程序

根据目前石方洞挖正常循环作业，施工程序为：施工准备→施工测量→画出周

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边轮廓线及中心高程→布孔→钻孔→装药连线→起爆→排烟→排险→出渣、清底→下一循环。 3.3.2爆破参数

1.炮孔数目

炮孔数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、循环进尺、洞成型的好坏。暂按下式计算炮孔数目，在施工中，根据具体情况再作调整，以达到最佳爆破效果。

炮孔数目N，按下式计算： N＝q×s/rη

式中：q——炸药单耗量，取q=1.30kg／m3

S——开挖面积，S=7.0m2

r——每米长度炸药的重量，取r=0.75kg／m η——炮孔装药系数，取η=0.7 经计算，N=18。 2.每个炮孔的装药量 Q1=η×L×r

式中：η——炮孔装药系数，取η＝0.7

L——孔深，L=2.5m

r——每米长度炸药量，r＝0.78kg／m 经计算Q1=1.37取Q1=1.35kg

Q2=η×L×r=0.7×3.2×0.78=1.75kg 取Q2=1.8kg 3.光面爆破参数

针对各类岩石初次选用下表爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数。

周边孔间距a=（6～10）d=（6～10）×42mm＝252～420mm 最小抵抗线W＝500mm

密集系数m=a／W=0.50～0.84。

爆破参数表

孔径 mm 掏槽孔 42 崩落孔 42 光爆孔 42 孔名 孔深 m 3.2 2.5 2.5 钻孔参数 孔距 孔数 cm 个 30 7 60 18 40 29 最小抵抗线cm 50

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装药参数 药径 单孔药量总装药mm Kg/孔 量Kg 32 1.8 1.8 32 1.35 24.3 32 0.45 13.1

洞挖爆破布孔示意图

说明：图中尺寸以厘米计。

3.3.3钻爆施工方法

1.施工准备

出渣结束后，立即对工作面进行清理，人工清理底孔炮位，满足钻孔施工条件，同时布置好照明、排水、供风设施等，并及时平整道路，使钻机能够就位。

2.施工测量

为满足设计断面要求，每个循环钻孔前必须采用全站仪对开挖掌子面进行全断面测量放样，测出断面开挖轮廓线，用红油漆标在开挖面上，并测出洞顶中心线、两侧起拱点（腰线）及钻孔方向等施工控制点，测量人员向施工人员进行交底，并在断面上标出，同时将上个循环断面的超欠挖情况说明，欠挖立即处理，严格控制超挖。

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3.布孔

爆破工程师根据揭露的岩石情况、测量交底、按爆破参数以及爆破监测成果，填写爆破参数表，交底至现场施工员、钻爆队，并组织布孔。炮孔孔位用红油漆在开挖面上标出，由施工员组织施工。

4.钻机就位

测量完成后，钻孔人员、YT28型手风钻就位，准备开钻。 5.钻孔、验孔

一切交底确认无误后进行开钻。钻孔过程中，施工员要逐一检查每个钻孔角度、深度及间排距等控制要点，经检查不符合要求的钻孔，需要进行处理或重新钻孔。钻孔完成后，由质检人员检查炮孔孔深、间排距、角度等，查看与设计是否相符，填写炮孔检查记录，上报爆破工程师。

6.装药、联网、起爆

炮孔验收合格后，由爆破员按操作规程采用人工进行装药、堵塞。严格按爆破设计要求进行装药，采用炮泥等柔性材料对炮孔进行堵塞，并用炮棍轻轻捣实。装药、堵塞完成后，按设计联网。爆破网络要处于松弛状态，不要拉得太紧，要有一定的拉伸余地。联网结束后，要检查复核整个网络，避免漏装漏联。爆破前进行清场警戒，施工人员清离洞口，机械设备做好安全防护，并预警三次，第三次预警结束，确认一切准备工作完毕后，由爆破员点火起爆。

7.为降低洞内粉尘浓度，开挖采用湿式钻孔，爆破时喷水雾降尘，出渣时向渣堆洒水，并保持路面湿润。

8.爆破后安全检查及处理

待烟尘消散后，爆破员进入作业面进行检查，发现瞎炮、拒爆及时处理。待确定安全后解除警报、警戒，采用人工配合反铲进行安全处理。

9.出渣

根据本工程实际情况及以往施工经验，洞内运输拟采用有轨运输方式。 (1)材料选择：为保证运输安全，提高运输速度，钢轨采用24Kg/m钢轨，枕木采用12cm×15cm方木，枕木布置间距为0.7m，每根枕木长为1.2m。

(2)轨道布置方案： 1）单线布置：轨距762mm。

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2）距作业面30～80m开始设置菱形浮放道岔，以利矿车调度使用。 3）每隔200m布置一条会车道。

洞内出碴采用电动扒渣机配合V型轨道式矿车辅助轨道式电瓶车以提高和加快出碴速度，弃渣经过轨道直接运至洞挖卸至弃渣场，洞外渣场采用1.2m3反铲配15t自卸汽车运输定期进行清理。出碴完毕后，人工处理迎头面安全，并清除掌子面下部残碴，为下一循环的开挖创造条件。 3.3.4钻爆施工技术要求

1.钻孔质量要符合下列要求：

(1)钻孔孔位要根据测量定出的中线、腰线及孔位轮廓线确定；

(2)周边孔在断面轮廓线上开孔，洞轮廓线的孔距误差宜小于50mm，炮孔外偏斜率不应大于50mm/m，孔深误差不宜大于100mm；沿轮廓线调整的范围和掏槽孔的孔位偏差不大于5cm，其它炮孔的孔位偏差不大于10cm；

(3)炮孔的孔底要落在爆破图规定的平面上；

(4)炮孔方向要一致，钻孔过程中，要经常进行检查，对周边孔要特别控制好钻孔角度；

(5)炮孔经检查合格后，才可装药爆破。 2.光面爆破效果要达到下列要求：

(1)残留炮孔痕迹要在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹保存率：一般硬岩不少于80%，中硬岩不少于70%，软岩不少于50%；

(2)相邻两孔间的岩面平整，孔壁不能有明显的爆震裂隙；相邻两茬炮之间的台阶不应大于20cm；

(3)钻孔爆破要保证已建完的混凝土衬砌和支护结构免遭损坏；

(4)本隧洞属小断面隧洞，开挖断面有结构要求的部位不允许欠挖，无结构要求的部位一般不允许欠挖，洞身开挖半径的平均径向超挖值不得大于20cm，不良地质条件下的容许超挖值，由现场技术小组研究确定。

(5)其它钻孔爆破要求参见爆破施工工艺方法。 3.3.5特殊情况施工

1.严重渗水处施工

洞挖施工过程中必须加强渗水处的地质监测，根据围岩状况确定合理的开挖支

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护方案。对于地下水主要采取排、引、堵、截等方式进行处理。观察渗水部位出水的渗水点，对渗水点打排水孔进行引、排，钻孔孔径50mm，钻孔深度视地质情况和渗水情况而定，在孔口安装埋设导管排水，导水效果不好的含水层设排水盲沟，对淋水处可设截水圈排水。顶拱部位的排水设施沿开挖周边引至侧墙底部土妥善引排。

2.塌方的预防与处理 (1)塌方前征兆：

1)监测设施所反映的围岩变形速度或数值超过允许范围； 2)喷混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂；

3)隧洞顶拱、侧墙发现掉块或支撑间隙不断漏出碎石等； 4)支撑变形或折断；

5)岩石的层理、节理缝、裂隙等变大或张开； 6)隧洞渗水、滴水突然加剧或变浑。 3.预防措施：

防止塌方是确保隧洞开挖质量和安全的特等大事，开挖支护施工必须以预防塌方为核心，必须认真对待。一定要严格执行设计标准、设计施工规范、设计图纸等，根据地质变化情况因地制宜地确定开挖支护施工方案。开挖前早预报、早超前支护，开挖后早支撑、早锚喷、强支护，做到宁早勿迟、宁强勿弱，勤检查、勤监测，发现围岩变化异常，立即采取有效措施及时处理。

4.塌方处理：

开挖过程中，一旦出现冒顶塌方情况，立即停止施工，疏散施工人员，并上报监理人，分析情况，及时制定处理方案。根据我单位多年洞挖施工经验，塌方处理首先对塌方相邻段加强支护，以控制塌方的发展和蔓延，而后对塌方体采用超前管棚等方法支护、注浆、灌浆，再进行锚喷支护，然后进行钢支撑加挂网喷混凝土支护。施工过程中要不间断的进行监测，发现异常立即停止施工，重新研究支护方案。所有支护方案必须先进行研究、设计，严格按照设计施工。待支护完成确保围岩稳定后，方可继续施工。

5.超前勘探施工

为确保开挖后洞室安全稳定，开挖遇不良地质段时，必须谨慎施工。为查清未开挖岩体的地质情况，及时确定开挖断面尺寸和支护措施等，可先进行勘探孔或勘

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探洞施工。超前勘探孔或勘探洞的位置、长度、数量等与监理人共同商定后组织施工，施工时详细勘察围岩状况、记录钻进情况并钻取岩芯等，及时收集整理超前勘探资料并报送监理人。最后按监理人指示要求进行开挖施工。依据围岩监测资料和超前勘探资料等，可随时分析洞室围岩的稳定性，及时进行相应支护施工，对有可能发生塌方的危险情况，能及时采取紧急措施快速支护，尽最大可能避免塌方现象发生。

6.地质不良地段开挖与支护

施工过程中，通过地质条件差地段时，采取“短进尺、弱爆破、强支护”紧跟作业面的施工方法，开挖循环进尺不得大于1m，严格控制瞬时起爆药量。在开挖过程中，时刻监测、观察围岩变化情况，必要时采取钢支掌支护。

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